鸭江大桥连续刚构0#块托架施工设计
2010-09-25姚天虹
姚天虹
(中铁八局集团第一工程有限公司 重庆 400050)
1 工程概况
鸭江大桥位于武隆县鸭江镇内,为预应力混凝土连续钢构单线铁路桥,桥跨布置为44+80+44m,全长169.2m,梁体为单箱室、变截面、变高度梁,梁宽7m,箱宽4m,0#块梁高6m,长12m,设计混凝土方量为195.5m3,梁体顶面设置2%的人字排水坡,因主墩高度达到74m,且两主墩间跨越鸭江河,无法采取落地支架法施工,需采用专门设计的牛腿支架施工0#块,为后续悬臂挂篮拼装及主梁施工提供操作平台。
2 总体施工工艺概述
2.1 施工工艺概述
根据0#块结构特点,结合墩身结构形式,并充分考虑施工难度及施工质量,0#块拟采用一次浇筑成型的方法,墩顶部分梁体翼缘板采取在墩身侧面埋设牛腿搭设支架进行浇筑,悬臂部分翼缘板采取在牛腿托架上铺设分配梁加宽支架进行浇筑。
0#块底板支撑采取内架辅助型钢组合牛腿搭设底模平台进行,具体操作方法见《空心墩封顶实心段施工方案》;为保证施工质量,减小施工难度,拟将墩身施工至0#块底板圆弧起点处,悬臂3m段采用托架支撑来完成。
2.2 施工工艺流程图(图1)
图1 总体施工工艺流程图
3 主要施工方法
3.1 中底模支架搭设及型钢组合梁的设计
中底模模板采用预埋型钢方式支立。采用I30型钢,沿顺桥向布置,预埋进墩身混凝土,预埋长度为30cm,自由长度为内箱室中空长度,型钢总长由内箱室大小确定,沿顺桥向按45cm间距分布;型钢顶面铺装普通钢管和方木,做分配骨架,底模面板采用饰面板,型钢及分配钢管骨架作为永久性构件埋设在墩身内。
3.2 悬臂端牛腿支架设计及施工
3.2.1 预埋件预埋
在墩身混凝土内埋设预埋件,预埋件为钢板制作的精加工件,用厚度为2cm的钢板,采用标准N1杆件套件钻孔,钢板背后焊接锚固钢筋采用直径25mm的II级螺纹钢,下方预埋件下设置I20工字钢一根,同预埋件一起预埋,长度和预埋件一样,以增大预埋件和混凝土的剪切面积。在浇筑混凝土前,对预埋件进行准确定位,保证钢板预埋位置和上下高度的准确性,每个墩柱共20块大预埋件,用于焊接型钢支架,具体预埋位置及结构形式见图2(单位:cm)。
图2 预埋件位置图
图3 预埋件大样图(单位cm)
3.2.2 型钢支架安装
0#块施工时,下方主承力部件为万能杆件拼装的牛腿支架,支架上水平横梁长4m,采用4肢N1杆件,下水平横梁采用4肢N2,长2m,斜撑采用双肢N3杆件,竖向N4杆件同样采用4肢,横向连接由于长度为0.5m和1.5m,连接用杆件采用L75角钢自制。万能杆件顶端采用7m长的I30工字钢作为分配量,顺桥向按照200cm间距布置,共布置3跟,I30工字钢顶面横桥向方向铺设I20工钢作为碗扣支架基础。水平横梁比0#块悬臂长度长1m,作为施工时的操作平台使用,支架位于墩顶下方2.5m位置,在施工完主墩最后一节段同时可施工支架。墩身最后一节施工完成后顶上2m模板不拆除,将模板留于墩上作为支架安装及人员通行平台,清理出预埋件后,清理表面,采用施工塔吊吊装杆件至安装位置螺栓连接就位。作为牛腿水平横梁主要承受弯矩和剪力,故使用的杆件必须经过严格检验,禁止使用腹板有空洞、扭曲及杆件有焊伤的,同时上水平横梁必须使用N1,下水平横梁采用N2,安装成型后支架如图4(单位:cm):
图4 万能杆件支架示意图
托架拼装完成后,由公司安质室组织各有关部门按大临设施要求检查签证,并经现场监理工程师确认后进行荷载试验(预压),合格后方准进行支架搭设及模板的安装。
3.3 梁体钢筋及模板施工
3.3.1 底模铺设
0#块墩顶部分底模仅需铺设墩中心空心部分,此部分采取预留槽口安置型钢支架方式铺设,具体支架检算见《空心墩封顶实心段施工方案》,具体布置形式见图5。
图5 布置形式图
两端悬臂部分采取在型钢支架上布置间距60cm的I20工字钢分配梁,分配梁上搭设碗扣杆件的方式作为底模支撑,底模使用12cm方木+5cm木条+Φ48钢管+饰面板制作,支架布置形式及底模具体制作方式见图6、图7(单位:cm)。
图6 底模支架布置形式图
图7 底模系统细部图
安装底模时,由于方木和木条及钢管斜交,木条与方木间塞木楔填充,防止受力不均匀,木楔与方木、木条与木楔以及饰面板和木条间均采用长钉固定,防止模板延斜面滑动,木条按30m间距布置,在主梁腹板及腹板与底板倒角下方木条间加钢管加强,中部仅承受底板混凝土荷载部分无需加强。具体布置形式见图8(单位:cm)。
图8 底模系统细部图(钢管加强部分)
3.3.2 外侧模及内箱室模板安装
0#块箱梁中部加宽段的外侧模利用墩身的模型改制而成,采用2m高的定型钢模,其余标准宽度梁体采用12cm方木+竹胶板的自制木模,在木模和钢模连接段,将木模伸入钢模20cm,剩余空间用木楔塞紧,防止浇筑混凝土时变形量过大。木模具体制作方式见图9。
图9 外侧模细部图(单位:cm)
自制木模外侧设置双肢Φ48钢管作为背杠,以蝴蝶卡固定,采用钢筋拉杆加固模型,拉杆采用Φ25钢筋制作,按照60X60间距布置,外套Φ28PVC管,以利拉杆倒用,拉杆每隔一根设置一根通长拉杆与另一侧外模连接,以增强模板稳定性。
内箱室模型采用组合钢模和木模结合的方式拼装,内侧模采用组合钢模,倒角及其他异型部位用木模拼装,组合钢模及木模背后同样采用双肢Φ48钢管作为背杠,增加模板刚度。
3.3.3 顶板模型安装
顶板模型采用碗扣杆件作为承重支架,碗扣件立于已拼装好的底模上,支架顶端采取和外托架底模相同的布置方式,具体布置见图10。
墩顶位置0#块翼缘板模型采用在墩身预埋5组I20型钢支架做为承重平台,型钢长1.7m,外露1.2m。再搭设碗扣件作为模板支撑,按照底模形式安装自制木模进行浇筑。具体布置形式见图11。
图10 顶板模型布置图(单位:cm)
图11 墩顶翼缘板模型支架布置图(单位:cm)
3.3.4 荷载试验
(1)荷载实验总体布置
本荷载试验主要目的是检验支架结构安全、模拟混凝土加载工况,获取支架形变数据,消除支架非弹性变形等。本工点0#块共4对支架,支架结构形式简单,均为万能杆件支架上方布置分配梁再搭设WDJ碗扣杆件支架,四只支架结构形式相同。荷载加载到110%,并全过程监测支架变形情况,详细记录数据。
该0#块悬臂3m长,总重507t,单边悬臂段107t。
(2)实验过程
测点布置:测点布置主要为通过测量仪器监控,全过程分节点的收集支架变形数据,以便分析,点位设置纵向主要在支架前端和腹板位置。详见图12。
图12 支架测点布置图
加载过程:加载前只铺装底模板,两侧腹板及翼缘板支架暂不架立,待荷载试验完成后,方可架设,避免钢筋吊装过程与支架冲突。钢筋长度为9m,横桥向摆放,摆放前在底板上沿纵桥向铺装枕木,使所有荷载能传递到底板支架上。钢筋加载从墩柱根部开始堆放,逐次摆放整齐,逐层塞垫方木,且钢筋重心与支架纵桥向中心大致吻合,避免偏心。
根据加载重量,全程跟踪测量,按荷载级别50%—75%—100%—110%分别观测数据,每到一个荷载级别,静置0.5小时,观测平面位置及标高,确定支架沉降与平面位置移动数据。
试验结果分析:根据试验过程的测量数据,分析支架非弹性变形及弹性变形值,随即检验支架抗倾覆稳定性。
3.4 支架拆除
0#块施工完成,预应力张拉完成后,可在0#块上拼装挂篮,拼装挂篮前须将除必要的上下人行通道外的所有碗扣杆件拆除,为挂篮拼装提供空间,拆除时先拆两端的端头模型,再拆梁体两边翼缘板下方模型及支架,同时可拆除内箱室支架,再拆除梁体腹板的外侧模,最后拆除两悬臂端底模,拆除底模时不一次到位,留有100cm高度支架为拼装挂篮底模留足空间及操作平台。待挂篮拼装完成、通过荷载试验并向前行走到位后,再拆除两悬臂端下方的万能杆件支架。万能杆件拆除时利用梁体预留孔洞,在墩身人洞位置布置操作平台,利用桥面卷扬机进行拆除,将万能杆件整榀拆下吊装至地面进行进一步拆卸。预留孔洞位置可根据钢筋及预应力管道位置适当调整,分布位置见图13。
图13 万能杆件拆除预留孔洞布置图
4 结束语
采取本施工设计方案,较好地解决了以下几方面技术难题:悬臂段托架支撑、底板模支架平台设计、腹板外模设计及支撑、翼缘板托架支承设计、支架平台及托架支撑的静载试验设计、预应力管道的空间定位及固定、混凝土的浇筑。通过模板拼装完成后进行的预压,消除了支架和自制木模的非弹性变形,防止了混凝土浇筑过程中沉降过大对梁体线形的影响。
需要注意的地方:⑴荷载试验要严格按理论重量计算施加临时荷载的数量。⑵为达到荷载的真实模拟,部分地段需要堆高压重材料,设置牢固的支撑,防止堆高材料倾覆。⑶荷载试验前在各受力杆件部位设置沉降观测点,严密监控其变形。⑷荷载试验必须按严格程序执行,每级荷载加上后需要静置一段时间,观测变形。⑸荷载试验过程中,支架下面尽量减少人员行走,吊装加载人员需挂设安全绳。⑹拆除荷载也需要小分量吊装,逐渐拆装。
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